基于分層控制的并網(wǎng)級聯(lián)H橋多電平濾波器的研究.pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)大量電子產(chǎn)品應(yīng)用，尤其是一些產(chǎn)生諧波和無功的非線性負載，給電網(wǎng)帶來很大的困擾。有源電力濾波器(Active Power Filter，APF)是一種動態(tài)實時補償諧波和無功的濾波裝置，能夠及時跟蹤，改善電能質(zhì)量，并且不受負載性質(zhì)的影響，因為性能優(yōu)越目前受到了廣泛關(guān)注。
　　應(yīng)用于中高壓下的APF受限于開關(guān)管的開關(guān)損耗問題，開關(guān)頻率比較低，導(dǎo)致輸出諧波較大。為解決這個問題而提出的多電平調(diào)制裝置里，H橋級聯(lián)這種主電路結(jié)構(gòu)形式脫穎

2、而出，不僅結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省器件，而且在靈活性上也有很大優(yōu)勢，為此本文圍繞H橋級聯(lián)展開分析。
　　文章首先對諧波和無功兩者進行定義，隨后闡述來源，并講述各自危害，在此基礎(chǔ)上引出電力系統(tǒng)中添加濾波裝置的必要性，進而對有源濾波器進行了較為詳細的介紹，最后引出多電平H橋級聯(lián)有源濾波器研究的必要性和可行性。H橋級聯(lián)APF不同于一般的三相半橋APF，應(yīng)用普通的脈寬調(diào)制策略是行不通的，為此經(jīng)過多年探究前人學(xué)者找到了一種比較適合的控制策略，即載波相

3、移脈寬調(diào)制(CPS-SPWM)技術(shù)，文中對這種方法進行了簡要介紹，并進行了公式推導(dǎo)。
　　文中的主要內(nèi)容包括三部分:一、直流側(cè)的穩(wěn)壓均壓。H橋級聯(lián)具有多個獨立模塊，每個模塊中包含獨立的電容，當裝置運行時，如果控制不當會導(dǎo)致直流側(cè)電容電壓出現(xiàn)嚴重偏差，這不但會直接影響交流側(cè)的輸出效果，而且嚴重時甚至燒毀器件。為穩(wěn)定電容電壓，文中對分層控制策略進行研究，通過對比多種不同形式的方法找出了行之有效的控制策略;二、三相耦合分析。H橋級聯(lián)這種

4、主電路拓撲是基于普通三相半橋（無中線）結(jié)構(gòu)改進得來，而在三相半橋結(jié)構(gòu)中存在中性點耦合，因此推測H橋級聯(lián)結(jié)構(gòu)中也有可能存在耦合，為此構(gòu)建H橋級聯(lián)的數(shù)學(xué)表達式，對控制自由度的耦合關(guān)系進行數(shù)學(xué)剖析，推倒出耦合數(shù)學(xué)表達式，并進行解耦;三、部分裝置器件的選擇。主要針對兩方面內(nèi)容:(1)在既能滿足輸出性能要求，又能滿足控制性能要求的前提下對交流側(cè)輸出濾波器進行選擇;(2)根據(jù)容量、紋波抑制等限制要求對直流側(cè)電容進行選擇。
　　最后，為驗證各種